ШИРОКОСМУГОВА ПРЯМОКУТНА РУПОРНА АНТЕНА З ДІЕЛЕКТРИЧНОЮ ЛІНЗОЮ ДЛЯ БЕЗДРОТОВОГО ЗВ’ЯЗКУ «ТОЧКА-ТОЧКА »
Анотація
Сучасні інформаційні технології стрімко розвиваються. Застосування Інтернету речей та сенсорних мереж потребує освоєння нових діапазонів частот. При цьому спостерігається тенденція стрімкого переходу від дециметрового діапазону до сантиметрового діапазону довжин хвиль. На сьогоднішній день виникла актуальна науково-практична задача створення нових антенних пристроїв для застосування в бездоротових інфокомунікаційних і сенсорних мережах, що мають бездротовий зв’язок типу «точка-точка». Антени є надзвичайно важливим компонентом пристроїв бездротових інфокомунікаційних і сенсорних мереж. Для забезпечення якісного бездротового зв’язку важливу роль відіграє форма амплітудної діаграми спрямованості, що визначає спрямовані властивості антени. Від якості узгодження параметрів антени в робочому діапазоні частот залежить рівень інформаційних сигналів і можливість здійснення просторового розділення каналів. Також від величини спрямованих властивостей антени суттєво залежить енергоефективність інфокомунікаційних пристроїв. Об’єктом дослідження у роботі є процес випромінювання електромагнітних хвиль і спрямовані властивості прямокутної рупорної антени з діелектричною лінзою в одномодовому режимі роботи. Запропонована в роботі широкосмугова прямокутна рупорна антена з діелектричною лінзою має класичну геометричну конфігурацію та працює у смузі частот 4285,7 МГц – 8571,4 МГц. Її габаритні розміри – ширина 318 мм, висота 240 мм, довжина 320 мм. Збудження антени здійснено зондовим збуджевачем у вигляді несиметричного штиря. Живлення антени здійснено коаксіальним кабелем з хвильовим опором 75 Ом. Поблизу штиря крім хвилі основного типу Н10 збуджується багато вищих типів електромагнітних хвиль. Усі збуджені вищі типи хвиль перебувають у закритичному режимі роботи прямокутного хвилеводу і по мірі поширення до рупора затухають по експоненціальному закону. Їх амплітуда зменшується понад ніж у 100 разів. А тому вищі типи хвиль не проходять в горловину рупора та не надходять до розкриву рупора, в якому розташована діелектрична лінза. В результаті досліджень встановлено, що у робочому діапазоні частот 6,5 ГГц … 7,6 ГГц ширина діаграми спрямованості антени змінюється в таких межах 2θE 0,5 = 8,14º…9,75º; 2θH 0,5 = 6,2º...7,2º. Коефіцієнт спрямованої дії антени у робочому діапазоні частот знаходиться в межах 490-370 разів, а її коефіцієнт підсилення по потужності змінюється у межах 26,55-26,0 дБ.
Посилання
2. Wang J., Lin H., Yang F., Xu G., Ge J. Design of 94GHz Dual-Polarization Antenna Fed by Diagonal Horn for Cloud Radars. IEEE Access. 2022. Vol. 10, pp. 22480–22486. DOI: 10.1109/access.2022.3154483
3. He Y., Zhao X., Zhao L., Fan Z., Wang J.-K., Zhang L., Ni C., Wu W.-J. Design of Broadband Double-Ridge Horn Antenna for Millimeter-Wave Applications. IEEE Access. 2021. Vol. 9, pp. 118919–118926. DOI: 10.1109/access.2021.3107914
4. Huang S., Chan K. Y., Wang Y., Ramer R. High Gain SIW H-Plane Horn Antenna with 3D Printed Parasitic E-Plane Horn. Electronics. 2021. Vol. 10, Issue 19, p. 2391. DOI: 10.3390/electronics10192391
5. Wang P., Wu Q., He R.-B., Luo W. Gain and Radiation Pattern Enhancement of the H-Plane Horn Antenna Using a Tapered Dielectric Lens. IEEE Access. 2019. Vol. 7, pp. 69101–69107. DOI: 10.1109/access.2019.2915934
6. Chang C., Zhu X., Liu G., Fang J., Xiao R., Chen C., Shao H., Li J., Huang H., Zhang Q., Zhang Z.-Q. Design and Experiments of the GW High-Power Microwave Feed Horn. Progress In Electromagnetics Research. 2010. Vol. 101, pp. 157–171. DOI: 10.2528/pier10010202
7. Jacobs B., Odendaal J. W., Joubert J. An Improved Design for a 1–18 GHz Double-Ridged Guide Horn Antenna. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2012. Vol. 60, Issue 9, pp. 4110–4118. DOI: 10.1109/tap.2012.2207043
8. Wang J., Yao Y., Yu J., Chen X. Broadband compact smooth horn with flat‐top radiation pattern. Electronics Letters. 2019. Vol. 55, Issue 3, pp. 119–120. DOI: 10.1049/el.2018.7541
9. Broadband TEM Horn Antenna TEMH 6000. URL: http://schwarzbeck.de/Datenblatt/m_temh6000.pdf
10. High-power horn antennas PowerLOG ®PRO series. URL: https://downloads.aaronia.com/datasheets/antennas/PowerLOG/PowerLOG_PRO_Horn_Antennas_Quad_only.pdf
11. 3164-06 Open Boundary Quad-Ridged Horn. URL: https://www.ets-https://www.ets-lindgren.com/datasheet/antennas/open-boundary-quad-ridged-horn/4003/400303
12. 3164-08 Open Boundary Quad-Ridged Horn. URL: https://www.ets-lindgren.com/datasheet/antennas/open-boundary-quad-ridged-horn/4003/400304
13. The horn antennas of the PowerLOG® PRO series. URL: https://aaronia.com/antennas/powerlog-proseries-horn/
14. Teber A. Beamforming Radiation Properties of Absorbing/Transparent Zones-Added Horn Antenna. Gazi University Journal of Science. 2020. (Vol. 33, Issue 2, pp. 355–363). DOI: 10.35378/gujs.602204
15. Tomaz A., Barroso J. J., Hasar U. C. Side Lobe Reduction in an X-Band Horn Antenna Loaded by a Wire Medium. Journal of Aerospace Technology and Management. 2015. Vol. 7, Issue 3, pp. 307–313. DOI: 10.5028/jatm.v7i3.468
16. Zhang Z.-Y., Lu K., Leung K. W. Gain Enhancement of Horn Antenna Using a Metal Lens. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2022. pp. 1–1. DOI: 10.1109/tap.2022.3228631
17. Patel A., Vala A., Mahant K., Bhatt P., Chaudhari J., Mewada H. Performance Analysis of Corrugated Horn Antenna for Liquid Level Measurement Application. In: Dhavse, R., Kumar, V., Monteleone, S. (eds) Emerging Technology Trends in Electronics, Communication and Networking. Lecture Notes in Electrical Engineering, 2023, vol. 952. Springer, Singapore. DOI: 10.1007/978-981-19-6737-5_6
18. Andriy Semenov, Olena Semenova, Bogdan Pinaiev, Dmytro Kozin, Oleksandr Shpylovyi. Study of the radiation pattern of a rectangular horn antenna in the operation of multimode propagation of electromagnetic waves. Technology Audit and Production Reserves. 2022. № 2/2(64), pp. 50-55. DOI: 10.15587/2706-5448.2022.256560
19. Semenov A., Havrilov D., Volovyk A., Stalchenko O., Kulias R., Ilchuk D. Single-Mode and Multimode Operation of the Rectangular Waveguide with a Spherical Ferrite Probe. 2021 IEEE 3rd Ukraine Conference on Electrical and Computer Engineering (UKRCON), Lviv, Ukraine, 26-28 Aug. 2021, pp. 100-104. DOI: 10.1109/UKRCON53503.2021.9575750.
20. Semenov A., Semenova O., Pinaiev B., Kulias R., Shpylovyi O. Development of a flexible antennawristband for wearable wrist-worn infocommunication devices of the LTE standard. Technology Audit and Production Reserves. 2022. Vol. 3, Issue 1(65), pp. 20–26. DOI 10.15587/2706-5448.2022.261718
ISSN 
